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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Apparatur zum Herstellen eines Einkristalls gemäß dem Czochralski-Verfahren (dem CZ-Verfahren).
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STAND DER TECHNIK
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Substrate, die hauptsächlich in der Herstellung von in sehr großem Maßstab integrierten Halbleitervorrichtungen verwendet werden, sind Silizium-Wafer mit spiegelpolierten Oberflächen, die aus Silizium-Einkristall hergestellt sind, der durch das CZ-Verfahren wachsengelassen ist. Da der Durchmesser von Silizium-Wafern vergrößert wird, um die Herstellungskosten von Halbleitervorrichtungen zu reduzieren, werden Apparaturen zum Herstellen eines Einkristalls und Bestandteile in dessen Ofen zunehmend größer.
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Eine beispielhafte Apparatur zum Herstellen eines Einkristalls gemäß dem CZ-Verfahren, die herkömmlicherweise zum Beispiel in der Herstellung von Halbleiter-Silizium-Einkristallen verwendet wird, wird nun unter Bezugnahme auf 4 beschrieben werden.
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Wie in 4 gezeigt, schließt die Apparatur 101 zum Herstellen eines Einkristalls eine Hauptkammer (eine Ziehkammer) 102, einen in der Hauptkammer 102 angeordneten Tiegel 103, einen zylindrischen Heizer 104, der angeordnet ist, den Tiegel 103 zu umgeben, einen Tiegelhalteschaft 105 und dessen Rotationsmechanismus (nicht gezeigt) zum Rotieren des Tiegels 103, ein Spannfutter 107 zum Halten eines Siliziumimpfkristalls 106, einen Draht 108 zum Ziehen des Spannfutters 107 und einen Windenmechanismus (nicht gezeigt) zum Rotieren oder Winden des Drahts 108, ein.
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Der Tiegel 103 besteht aus einem auf der Innenseite angeordneten Quarztiegel, auf dem eine Rohmaterialschmelze (hierin eine Siliziumschmelze) 109 aufgenommen ist und einen auf der Außenseite angeordneten Graphittiegel. Ein Hitze isolierendes Material 110 ist auf der Außenseite des zylindrischen Heizers 104 angeordnet. Eine Hitze isolierende Platte 111 ist an einem Bodenteil angeordnet.
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Als nächstes wird ein Verfahren zum Wachsenlassen eines Einkristalls mit der vorstehenden Apparatur 101 zum Herstellen eines Einkristalls beschrieben werden.
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Eine polykristalline Siliziumrohschmelze mit hoher Reinheit wird zuerst auf einen Schmelzpunkt (etwa 1420°C) oder mehr in dem Tiegel 103 erhitzt und geschmolzen. Der Draht 108 wird dann abgerollt, sodass die Spitze des Impfkristalls 106 in Kontakt gebracht wird mit oder in die Schmelze eingetaucht wird bei im Wesentlichen dem Zentrum der Schmelzoberfläche. Danach wird der Draht 108 während der Tiegelhalteschaft 105 in der geeigneten Richtung rotiert wird, mit dem rotierten Draht aufgewunden, um den Impfkristall 106 zu ziehen. Das Wachstum des Einkristalls beginnt mit dieser Vorgehensweise. Die Ziehgeschwindigkeit und -temperatur werden danach entsprechend eingestellt, sodass ein Einkristall-Ingot 112 mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form erhalten werden kann.
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Der vorstehende Quarztiegel und Graphittiegel in der Apparatur 101 zum Herstellen eines Einkristalls weisen beide eine hohe Hitzebeständigkeit auf, aber der Nachteil ist, dass die Tiegel vergleichsweise spröde sind und ihnen Stoßfestigkeit fehlt. Wenn ein Einkristall gezogen wird, wird entsprechend der Tiegel 103 in einigen Fällen gebrochen aufgrund des Schlags, der verursacht wird, wenn ein polykristallines Rohmaterial in den Tiegel 103 eingeführt wird, und die Rohmaterialschmelze 109 leckt daher.
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Zusätzlich wird die Schmelze in dem Tiegel 103 in einigen Fällen um den Tiegel 103 bei der Einführung der polykristallinen Rohmaterialschmelze verspritzt. Wenn der Tiegel 103 sich graduell durch die Verwendung verschlechtert oder der Einkristall 112 während des Ziehens herab fällt, besteht ein Risiko einer Leckage von im Wesentlichen der gesamten Schmelze aufgrund von Beschädigung des Tiegels 103.
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Im Hinblick dieser ist zum Beispiel eine in Patentdokument 1 offenbarte Einkristall-Ziehapparatur an dem Boden der Hauptkammer 102 mit einer Schmelz-Leckage aufnehmenden Schale 113 bereitgestellt, die ein ausreichendes internes Volumen aufweist, um die gesamte Rohmaterialschmelze zu enthalten.
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ZITATLISTE
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PATENTLITERATUR
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- Patentdokument 1: Druckschrift der internationalen Veröffentlichung Nr. WO 2001/064976
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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In der herkömmlichen Apparatur 101 zum Herstellen eines Einkristalls, wie in 4 gezeigt, ist eine Elektrode 114 mit dem zylindrischen Heizer 104 durch eine Klemme und dergleichen gekoppelt, um elektrischen Strom dem Heizer zuzuführen. Die Elektrode 114 ist von dem Boden der Hauptkammer 102 eingefügt und beliefert den zylindrischen Heizer 104 von unten.
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Der Erfinder untersuchte die Elektrode. Unter Inbetrachtnahme des Verkleinerns und der thermischen Effizienz einer Apparatur zum Herstellen eines Einkristalls ist die Apparatur so entworfen, dass eine Elektrode, die mit einem zylindrischen Heizer gekoppelt ist, in der Nachbarschaft recht unterhalb eines Tiegels lokalisiert ist, der konfiguriert ist, eine Rohmaterialschmelze zu enthalten. Der Erfinder fand, dass wenn die Rohmaterialschmelze aus dem Tiegel leckt, diese Struktur erlaubt, dass die Elektrode mit der Schmelze von oben bespritzt wird, und deshalb ein potentielles Risiko des Beschädigens der Elektrode beinhaltet, die aus Metall gemacht ist und mit Wafer gekühlt wird.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Probleme erreicht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Apparatur zum Herstellen eines Einkristalls bereitzustellen, die die Elektrode, die den zylindrischen Heizer versorgt, vor der aus dem Tiegel leckenden Rohmaterialschmelze schützt.
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LÖSUNG DES PROBLEMS
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Um diese Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Apparatur zum Herstellen eines Einkristalls gemäß einem Czochralski-Verfahren bereit, umfassend: einen Tiegel, konfiguriert, eine Rohmaterialschmelze zu enthalten; einen den Tiegel umgebenden zylindrischen Heizer, wobei der Heizer konfiguriert ist, die Rohmaterialschmelze zu erhitzen; eine Hauptkammer, die den Tiegel und den Heizer beherbergt; eine Elektrode, die von dem Boden der Hauptkammer eingefügt ist und den zylindrischen Heizer unterstützt, wobei die Elektrode konfiguriert ist, elektrischen Strom an den Heizer zu liefern; und eine Schmelz-Leckage aufnehmende Schale, die an dem Boden der Hauptkammer angeordnet ist, wobei die Schale konfiguriert ist, die aus dem Tiegel leckende Rohmaterialschmelze aufzunehmen, wobei eine Schmelz-Leckage-Abdeckung unterhalb des Tiegels und oberhalb der Elektrode angeordnet ist, wobei die Abdeckung konfiguriert ist, Kontakt zwischen der Rohmaterialschmelze, die aus dem Tiegel leckt, und der Elektrode zu verhindern.
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Selbst wenn die Rohmaterialschmelze aus dem Tiegel leckt, ermöglicht diese erfinderische Apparatur zum Herstellen eines Einkristalls der Schmelz-Leckage-Abdeckung den Kontakt zwischen der leckenden Rohmaterialschmelze und der Elektrode zu verhindern. Die Apparatur kann dadurch die Elektrode vor der Rohmaterialschmelze schützen und Beschädigung der Elektrode aufgrund der Rohmaterialschmelze vermeiden.
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In einer herkömmlichen Apparatur zum Herstellen eines Einkristalls kann der zylindrische Heizer, wenn eine Rohmaterialschmelze einen Verbindungsteil zwischen einem zylindrischen Heizer und einer Elektrode betritt und daran festklebt, später nicht herausgenommen werden; der zylindrische Heizer und das Verbindungsteil dafür müssen gebrochen werden, um den Heizer herauszunehmen. Die Schmelz-Leckage-Abdeckung kann jedoch einen Kontakt der Rohmaterialschmelze mit nicht nur der Elektrode sondern auch dem Heizer und dem Verbindungsteil verhindern, was ihnen ermöglicht, herausgenommen zu werden, ohne gebrochen zu werden.
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Zusätzlich bedeutet die Struktur, in der die Elektrode oder das Verbindungsteil mit der Elektrode von einem oberen Hochtemperaturteil gesehen werden kann, wie einen Hitze erzeugenden Teil des zylindrischen Heizers, dass eine thermische Leitfähigkeitsroute existiert und Hitzestrahlung von dem zylindrischen Heizer zu einer niedrigeren Stelle der Hauptkammer entfliehen kann. In einer herkömmlichen Apparatur zum Herstellen eines Einkristalls führt dies entsprechend zu reduzierter thermischer Effizienz, hohen Kosten und einer hohen Umweltbelastung. Bereitstellung der Schmelz-Leckage-Abdeckung ermöglicht jedoch das Entfliehen der Hitze von dem zylindrischen Heizer zu der unteren Stelle vorzubeugen, wodurch es ermöglicht wird, die Rohmaterialschmelze effizient zu erhitzen.
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Des Weiteren kann die Schmelz-Leckage-Abdeckung eine Ringform aufweisen.
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Solch eine Apparatur erlaubt der Schmelz-Leckage-Abdeckung entlang des gesamten Umlaufs des Tiegels angeordnet zu sein, dadurch Ermöglichen, den Kontakt der Rohmaterialschmelze mit der Elektrode und den anderen unteren Bestandteilen zu verhindern, unabhängig von der Position, an der die Rohmaterialschmelze aus dem Tiegel geleckt ist. Zusätzlich kann die Rohmaterialschmelze effizienter erhitzt werden.
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Des Weiteren kann die Schmelz-Leckage aufnehmende Schale mit einem Schmelz-Leckage-Detektor zum Detektieren der Leckage von Schmelze bereitgestellt sein und die Schmelz-Leckage-Abdeckung kann eine Struktur aufweisen, die die von dem Tiegel leckende Rohmaterialschmelze zu dem Schmelz-Leckage-Detektor leitet.
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Solch eine Apparatur kann das Auftreten von Leckage von Schmelze selbst detektieren, dadurch Ermöglichen einer unmittelbaren Antwort, wie einer Stromabschaltung und einer effektiven richtigen unmittelbar vorzunehmenden Ausweichaktion.
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Des Weiteren kann eine Hitze isolierende Platte, durch die sich die Elektrode erstreckt, zwischen der Schmelz-Leckage aufnehmenden Schale und der Schmelz-Leckage-Abdeckung angeordnet sein, die Schmelz-Leckage-Abdeckung kann eine Struktur aufweisen, die der von dem Tiegel leckenden Rohmaterialschmelze zu der Hitze isolierenden Platte leitet und die Hitze isolierende Platte kann eine Struktur aufweisen, die die Rohmaterialschmelze zu dem Schmelz-Leckage-Detektor leitet, der in der Schmelz-Leckage aufnehmenden Schale bereitgestellt ist.
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Solch eine Apparatur kann das leckende Rohmaterial nicht zu der Elektrode aber zu der Hitze isolierenden Platte leiten, dadurch Ermöglichen einer sichereren Vorbeugung des Kontakts zwischen dem Rohmaterial und der Elektrode.
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Zusätzlich ermöglicht die Hitze isolierende Platte, die Hitzestrahlung von oberhalb davon abzuhalten, nach unterhalb zu entfliehen, sodass die Rohmaterialschmelze effizienter erhitzt werden kann.
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Dann kann die Rohmaterialschmelze zu dem Schmelz-Leckage-Detektor von der Hitze isolierenden Platte geführt werden; dadurch kann das Auftreten der Leckage von Schmelze selbst detektiert werden.
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Des Weiteren kann die Struktur der Schmelz-Leckage-Abdeckung, die die Rohmaterialschmelze leitet, eine an der Peripherie einer oberen Oberfläche der Abdeckung angeordnete Lamelle aufweisen und eine teilweise in der Lamelle gebildete Einkerbung.
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Solch eine Apparatur kann temporär die Rohmaterialschmelze auf der oberen Oberfläche durch die Lamelle halten und dann leicht die Rohmaterialschmelze durch die Einkerbung zu dem Außenteil der Schmelz-Leckage-Abdeckung leiten.
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VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Wie vorstehend beschrieben, kann die erfinderische Apparatur zur Herstellung eines Einkristalls die Elektrode und den Verbindungsteil zwischen der Elektrode und dem zylindrischen Heizer vor der aus dem Tiegel leckenden Rohmaterialschmelze schützen. Zusätzlich kann die Apparatur Hitze reduzieren, die von dem zylindrischen Heizer abgestrahlt wurde und zu einer niedrigeren Stelle von einer oberen Stelle, an der der Tiegel bereitgestellt ist, entfliehen wird, dadurch Ermöglichen, dass die Rohmaterialschmelze effizienter erhitzt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Apparatur zum Herstellen eines Einkristalls gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Schmelz-Leckage-Abdeckung;
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3 ist ein Graph, der das Ergebnis des elektrischen Stromverbrauchs im Beispiel und Vergleichsbeispiel zeigt; und
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4 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels einer herkömmlichen Apparatur zum Herstellen eines Einkristalls.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform der erfinderischen Apparatur zum Herstellen eines Einkristalls wird nun im Detail anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.
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1 zeigt schematisch eine beispielhafte Apparatur zum Herstellen eines Einkristalls gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Apparatur stellt einen Einkristall, wie einen Silizium-Einkristall gemäß dem CZ-Verfahren her.
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Wie in 1 gezeigt, schließt die Apparatur 1 zum Herstellen eines Einkristalls eine Hauptkammer (eine Ziehkammer) 2, einen Tiegel 3, der in der Hauptkammer 2 beherbergt ist, einen zylindrischen Heizer 4 (hiernach einfach bezeichnet als einen Heizer), der angeordnet ist, den Tiegel 3 zu umgeben, einen Tiegelhalteschaft 5, und dessen Rotationsmechanismus (nicht gezeigt) zum Rotieren des Tiegels 3, ein Spannfutter 7 zum Halten eines Silizium-Impfkristalls 6, einen Draht 8 zum Ziehen des Spannfutters 7, einen Windenmechanismus (nicht gezeigt) zum Rotieren oder Winden des Drahts 8, ein. Der Draht 8 wird aufgerollt, um den Impfkristall 6, der in Kontakt gebracht wird mit oder in eine Rohmaterialschmelze 9 (ein geschmolzenes Material) eingetaucht worden ist, wie eine Siliziumschmelze hierin, die in dem Tiegel 3 enthalten ist, sodass ein Siliziumkristall 12 wachsen gelassen werden kann.
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Der Tiegel 3 besteht aus einem auf der Innenseite angeordneten Quarztiegel, auf dem die Rohmaterialschmelze 9 empfangen wird und einen auf der Außenseite angeordneten Graphittiegel. Ein Hitze isolierendes Material 10 ist ebenfalls um die Außenseite des Heizers 4 angeordnet.
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Des Weiteren ist eine Schmelz-Leckage aufnehmende Schale 13 mit einem ausreichenden internen Volumen, um die gesamte Rohmaterialschmelze zu enthalten, an dem Boden der Hauptkammer 2 angeordnet.
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Des Weiteren ist eine wassergekühlte Elektrode 40, hergestellt aus Metall, von dem Boden der Hauptkammer 2 eingefügt. Die Elektrode 14 ist mit dem Heizer 4 an dessen oberen Ende durch eine Klemme und dergleichen gekoppelt, um als eine Unterstützung für den Heizer 4 und eine Zufuhr von elektrischem Strom zu dienen.
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Die Elektrode 14 und ein Tiegelhalteschaft 5 sind umgeben und bedeckt durch eine Hülse 15. Der Grund ist, dass wenn die Rohmaterialschmelze von dem Tiegel die Schmelz-Leckage aufnehmende Schale 13 erreicht, die Elektrode 14 und der Tiegelhalteschaft 5 vor der leckenden Rohmaterialschmelze geschützt sein werden.
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Die erfinderische Apparatur 1 zum Herstellen eines Einkristalls ist ebenfalls mit einer Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 unterhalb des Tiegels 3 und oberhalb der Elektrode 14 bereitgestellt. Eine Hitze isolierende Platte 11 kann des Weiteren zwischen der Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 und der Schmelz-Leckage aufnehmenden Schale 13 angeordnet sein.
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Die Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 wird nun im Detail beschrieben werden. Da die Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 zwischen dem Tiegel 3 und der Elektrode 14 angeordnet ist, wird die Schmelze, selbst wenn die Rohmaterialschmelze 9 in dem Tiegel 3 leckt und in Richtung der Elektrode 14 tropft, nur die Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 kontaktieren, die an einer Position angeordnet ist, die höher ist als die der Elektrode 14; es ist möglich, den Kontakt der Rohmaterialschmelze mit der Elektrode 14, die unterhalb der Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 angeordnet ist, und dem Verbindungsteil zwischen der Elektrode 14 und dem Heizer 4 zu verhindern. Auf diesem Weg kann die aus Metall hergestellte Elektrode 14, der Verbindungsteil, usw. vor der Rohmaterialschmelze geschützt und von Beschädigung abgehalten werden. Ungleich zu einer herkömmlichen Apparatur kann die erfinderische Apparatur dadurch die Notwendigkeit zum Brechen eines Teils des Heizers 4 und des Verbindungsteils, an die eine Rohmaterialschmelze haftet, eliminiert werden, wenn der Heizer 4 herausgenommen wird.
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Da die Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 bereitgestellt ist, ist es möglich, ein Entfliehen von Hitzestrahlung von dem Heizer 4 zu einer niedrigeren Stelle in der Hauptkammer 2 zu inhibieren. Die Rohmaterialschmelze in dem Tiegel 3 kann dadurch effizienter geheizt werden, und der bei der Herstellung benötigte Strom kann reduziert werden. Die Kosten und die Umweltbelastung kann dadurch reduziert werden.
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Die Position, an der die Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 angeordnet ist, braucht nur unterhalb des Tiegels 3 und oberhalb der Elektrode 14 sein; die spezifische Position ist nicht besonders beschränkt. Die Position kann zum Beispiel 10 mm oder mehr entfernt von dem Tiegel 3 abwärts und oberhalb der Elektrode 14 sein, wie 10 mm oder mehr entfernt von dem Verbindungsteil zwischen der Elektrode 14 und dem Heizer 4 aufwärts. An solch einer Position interferiert die Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 nicht mit dem Tiegel 3, der Elektrode 14 und dem Verbindungsteil, usw. während des Betriebs; dadurch kann das Auftreten von Funken aufgrund eines Kurzschlusses vermieden werden.
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Abgesehen davon sind die Größe, die Form und dergleichen der Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 nicht besonders beschränkt, vorausgesetzt sie weist eine ausreichende Größe und Form auf, um die Elektrode 14 vor der leckenden Rohmaterialschmelze zu schützen. Zum Beispiel kann die Größe die minimale Größe sein, die benötigt wird, um einen oberen Teil der Elektrode 14 abzudecken; wie in 2 gezeigt, die Form kann eine Ringform sein, die sich so erstreckt, dass sie entlang des gesamten Umlaufs des Tiegels 3 angeordnet ist.
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In einem in 2 gezeigten Beispiel kann der Tiegelhalteschaft 5 sich aufgrund der Ringform durch ein mittleres Loch erstrecken, und selbst wenn die Rohmaterialschmelze 9 von einer beliebigen Stelle des oberhalb lokalisierten Tiegels 3 leckt, kann das direkte Fallen der Schmelze auf eine untere Stelle in der Hauptkammer 2 vorgebeugt werden. Zusätzlich kann in Bezug auf den zylindrischen Heizer 4 eine Flucht der Hitzestrahlung zu einer niedrigeren Stelle an jeder umlaufenden Position inhibiert werden, und die Rohmaterialschmelze 9 kann dadurch effizienter erhitzt werden. Die Schmelze kann selbst mit einheitlicher thermischer Verteilung in der umlaufenden Richtung des Tiegels 3 erhitzt werden.
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Die Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 ist mit einer Hitze isolierenden Platte 11, die unterhalb der Abdeckung angeordnet ist, integriert. Die Elektrode 14 erstreckt sich zum Beispiel durch die Hitze isolierende Platte 11. In dieser Ausführungsform wird ein Teil 17 mit einer geeigneten Dicke zur Verwendung in der Höhenpositionseinstellung separat eingestellt. Das Teil 17 zur Verwendung in der Höhenpositionseinstellung wird auf der Hitze isolierenden Platte 11 platziert und die Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 wird darauf platziert. Diese Bestandteile werden durch Ineinandergreifen ihrer geeigneterweise geformten Passteile darin fixiert, um ihre positionellen Unterschiede zu vermeiden.
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Wie in 2 gezeigt, weist die Hitze isolierende Platte 11 ein Elektrodendurchlassloch 22 auf und ist so konfiguriert, dass die Elektrode 14 sich dadurch erstrecken kann.
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Die Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 kann aus einem Graphitmaterial hergestellt sein; das Teil 17 zur Verwendung in der Höhenpositionseinstellung kann aus einem Hitze isolierenden Material oder einem Graphitmaterial hergestellt sein.
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Ohne durch das Teil 17 zur Verwendung in der Höhenpositionseinstellung können die Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 und die Hitze isolierende Platte 11 direkt durch geeignete Anpassung der Dicke oder der Platzierung der Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 und der Hitze isolierenden Platte 11 integriert werden.
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Die Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 und die Hitze isolierende Platte 11 können auch unabhängig angeordnet sein.
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Ob sie integriert oder unabhängig angeordnet werden, kann geeigneterweise gemäß der Größe der Hauptkammer 2, der positionellen Beziehungen unter den anderen Bestandteilen oder dergleichen entschieden werden.
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Der Unterschied zwischen der Hitze isolierenden Platte 11 und der Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 hängt davon ab, ob sie den oberen Teil der Elektrode 14 abdecken oder nicht.
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Des Weiteren ist eine Lamelle 18 entlang des Umlaufs der oberen Oberfläche der Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 angeordnet. Die angeordnete Lamelle 18 ermöglicht der auf die Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 fallenden Rohmaterialschmelze temporär gehalten zu werden.
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Eine Kerbe 19 ist in einem Teil der Lamelle 18 geformt. Die Kerbe 19 erlaubt der Rohmaterialschmelze, die in einer durch die Lamelle 18 umgebenden Fläche gehalten wird, dadurch abwärts zu fließen. Zusammen mit einer Einstellung einer Platzierung, an welcher die Kerbe 19 gebildet wird, ermöglicht die Bereitstellung der Schmelz-Leckage-Abdeckung 16, sodass die Kerbe 19 genau oberhalb einer gewünschten Platzierung platziert ist, in die die Rohmaterialschmelze fließt, die Rohmaterialschmelze zu der gewünschten Platzierung durch die Kerbe 19 geleitet zu werden.
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Die Führungsstruktur 20 für die leckende Rohmaterialschmelze in der Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 ist nicht auf das Beispiel in 2 beschränkt, aber geeigneterweise bestimmt. Ein anderes praktisches Beispiel ist eine Struktur, in der die Rohmaterialschmelze durch ein Durchgangsloch und dergleichen, das in der Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 ausgebildet ist, abwärts fließen kann.
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Die Struktur braucht nur fähig zu sein, die Rohmaterialschmelze zu einer gewünschten Stelle zu leiten, unter Vermeiden des Kontakts der Rohmaterialschmelze mit der Elektrode 14, im Verbindungsteil, usw.
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Die Leitstruktur kann so konfiguriert sein, um die Rohmaterialschmelze zu einem Schmelz-Leckage-Detektor 21, der in der Schmelz-Leckage aufnehmenden Schale 13 bereitgestellt ist, zu führen. Die Schmelz-Leckage aufnehmende Schale 13 kann so konfiguriert sein, dass sie lediglich die Rohmaterialschmelze, die aus dem Tiegel 3 leckt, aufnimmt. In einem in 1 gezeigten Beispiel ist jedoch der Schmelz-Leckage-Detektor 21 bereitgestellt, um automatisch die Leckage von Schmelze zu detektieren. Solch eine Apparatur kann das Auftreten der Leckage von Schmelze selbst detektieren und unmittelbar eine wirksame Aktion vornehmen, wie eine Stromabschaltung. Der Schmelz-Leckage-Detektor 21 kann kontinuierlich die Temperatur der Schmelz-Leckage aufnehmenden Schale 13 detektieren und entscheiden, ob die Leckage von Schmelze aufgetreten ist, entsprechend zu Variation in den detektierten Werten.
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Falls die vorstehende Leitstruktur 20 der Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 konfiguriert ist, eine Rohmaterialschmelze so zu führen, dass sie direkt nahe dem Schmelz-Leckage-Detektor 21 fließt, dann kann eine Rohmaterialschmelze, die in den Verbindungsteil zwischen dem Heizer 4 und der Elektrode 14, usw. in einer herkömmlichen Apparatur fließen würde, ebenfalls zu dem Schmelz-Leckage-Detektor 21 geführt werden. Die Leckage von Schmelze kann deshalb detektiert werden, oder manchmal in einer kürzeren Zeit als zuvor. In der Vergangenheit war es nicht möglich, die Leckage von Schmelze in dem Fall zu detektieren, wo die leckende Schmelze in den Verbindungsteil fließt, usw., selbst wenn der Schmelz-Leckage-Detektor bereitgestellt ist.
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Die Leitstruktur 20 der Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 kann auch so konfiguriert sein, dass die Rohmaterialschmelze so geführt wird, um zuerst in Richtung der Hitze isolierenden Platte 11 und dann nahe dem Schmelz-Leckage-Detektor 21 durch die Hitze isolierende Platte 11 zu fließen. In dieser Konfiguration ist die Hitze isolierende Platte 11 vorzugsweise mit einer ähnlichen Leitstruktur zu der der Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 bereitgestellt.
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Diese Art von Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 und Hitze isolierender Platte 11 erlaubt der Rohmaterialschmelze 9, die von dem Tiegel 3 leckt, schließlich zu dem Schmelz-Leckage-Detektor 21 mit der Leitstruktur 20 der Schmelz-Leckage-Abdeckung 16 und der Hitze isolierenden Platte 11 geführt zu werden. Die Fähigkeit, die Leckage von Schmelze zu detektieren, wird dadurch exzellent.
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BEISPIEL
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Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf ein Beispiel und Vergleichsbeispiel spezifischer beschrieben werden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
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(Beispiel)
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Ein Silizium-Einkristall wurde mit der erfinderischen Apparatur 1 zum Herstellen eines Einkristalls, ausgestattet mit einer Graphit-Schmelz-Leckage-Abdeckung, wie in 1 gezeigt, hergestellt.
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Polykristallines Silizium von 140 kg wurde in einem Quarztiegel mit einem Durchmesser von 61 cm gefüllt und geschmolzen. Ein horizontales Magnetfeld mit einer zentralen Intensität von 0,4 T wurde angelegt. Durch ein Verfahren zum Maturieren der Siliziumschmelze wurde ein Impfkristall mit einer (001)-Ebene in die Siliziumschmelze eingetaucht.
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Zu diesem Zeitpunkt wurde die Flussrate von Ar auf 120 L/min eingestellt. Der Druck in der Apparatur zum Herstellen eines Einkristalls wurde auf 75 Torr (9999 Pa) durch in einer Abgasleitung bereitgestellten Widerstand eingestellt. Nach einem Verfahren der Querschnittsverminderung wurde der Durchmesser des Einkristalls auf einen gewünschten Durchmesser von 200 mm erhöht. Ein Bor-dotierter 200 mm Durchmesser Silizium-Einkristall wurde dann wachsen gelassen, indem der spezifische Widerstand eines Teils mit konstantem Durchmesser, der ein Produkt wurde, auf 10 Ω·cm eingestellt wurde.
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Der durchschnittliche in dem Wachstum dieses Silizium-Einkristalls verbrauchte Strom wurde untersucht. Das Ergebnis ist in 3 gezeigt. Wie in 3 gezeigt, betrug das Ergebnis 95 kW. Der durchschnittliche Stromverbrauch war niedriger als der in dem später beschriebenen Vergleichsbeispiel. Dies wird in Betracht gezogen in diesem Beispiel zu sein, weil die Schmelz-Leckage-Abdeckung oberhalb der Elektrode angeordnet war, um Hitzestrahlung von dem Heizer vor dem Entfliehen nach unterhalb der Schmelz-Leckage-Abdeckung zu verhindern, insbesondere zu einer niedrigeren Stelle der Hauptkammer durch das Elektrodendurchgangsloch der Hitze isolierenden Platte; dadurch wurde die Siliziumschmelze effizient erhitzt, nicht wie bei dem Vergleichsbeispiel unter Verwendung einer herkömmlichen Apparatur zum Herstellen eines Einkristalls.
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(Vergleichsbeispiel)
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Ein Silizium-Einkristall wurde mit der herkömmlichen Apparatur 101 zum Herstellen eines Einkristalls, wie in 4 gezeigt, in der keine Schmelz-Leckage-Abdeckung bereitgestellt war, hergestellt.
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Die anderen Betriebsbedingungen waren die gleichen wie in dem vorstehenden Beispiel.
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Wie in 3 gezeigt, betrug der in dem Wachstum dieses Silizium-Einkristalls verbrauchte Strom 100 kW. Der durchschnittliche Stromverbrauch war höher als der in dem vorstehenden Beispiel der vorliegenden Erfindung.
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Es ist anzumerken, dass die Leckage von Schmelze während des Betriebs auftrat. Die Apparatur 101 zum Herstellen eines Einkristalls im Vergleichsbeispiel erlaubte der Rohmaterialschmelze die Elektrode, usw. zu kontaktieren, wogegen die Apparatur 1 zum Herstellen eines Einkristalls in dem vorstehenden Beispiel die Elektrode vor der Rohmaterialschmelze mit der Schmelz-Leckage-Abdeckung schützte.
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Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt ist. Die Ausführungsform ist nur eine beispielhafte Veranschaulichung und jedwedes Beispiel, das im Wesentlichen das gleiche Merkmal aufweist und die gleichen Funktionen und Wirkungen wie solche in dem technischen Konzept, das in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, demonstriert, sind in dem technischen Schutzbereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
